Analisis-de-hordenas-en-semilla-y-malta-de-diferentes-variedades-de-cebada

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
ANÁLISIS DE HORDEÍNAS EN SEMILLA Y MALTA DE DIFERENTES 
VARIEDADES DE CEBADA 
 
TESIS 
 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
QUÍMICA FARMACÉUTICO BIÓLOGA 
 
 
 
PRESENTA 
Marisol Salgado Albarrán 
 
 
 
 
 MÉXICO, D.F. Año 2014 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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JURADO ASIGNADO: 
 
PRESIDENTE: Profesor: Marina Gavilanes Ruiz 
VOCAL: Profesor: José Guillermo de Jesús Aguilar Osorio 
SECRETARIO: Profesor: Tzvetanka Dimitrova Dinkova 
1er. SUPLENTE: Profesor: Martha Patricia Coello Coutiño 
2° SUPLENTE: Profesor: Norma Angélica Camacho de la Rosa 
 
 
SITIO DONDE SE DESARROLLÓ EL TEMA 
Laboratorio 103, Edificio de Bioquímica y Farmacia, Conjunto E, 
Facultad de Química, UNAM. 
 
 
ASESOR DEL TEMA: 
 
_______________________________________ 
Dra. Tzvetanka Dimitrova Dinkova 
 
SUSTENTANTE (S): 
 
_______________________________________ 
Marisol Salgado Albarrán 
 
 
CONTENIDO 
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 
CAPíTULO I ............................................................................................................ 3 
1 Generalidades sobre la planta de cebada ........................................................ 3 
2 Variedades de cebada ...................................................................................... 4 
2.1 Variedades mexicanas de cebada ............................................................. 6 
2.1.1 Variedad HV2005-19 ........................................................................... 7 
1.1.1 Variedad HV2005-04 ........................................................................... 7 
2.1.2 Variedad HV2007-23 ........................................................................... 7 
2.1.3 Variedad HV2008-11 ........................................................................... 8 
2.1.4 Variedad HV2007-18 ........................................................................... 9 
3 La producción de malta y cerveza .................................................................... 9 
3.1 Malteo ...................................................................................................... 10 
3.1.1 Selección, limpieza y remojo ............................................................. 10 
3.1.2 Germinación ...................................................................................... 11 
3.1.3 Secado y eliminación de raicillas ....................................................... 12 
3.2 La producción de cerveza ........................................................................ 13 
3.3 Problemas comunes durante la fabricación de malta y cerveza .............. 14 
4 Proteínas de almacenamiento de la semilla ................................................... 15 
4.1 La superfamilia de prolaminas en cereales .............................................. 16 
4.1.1 Hordeínas .......................................................................................... 17 
4.1.2 Estructura .......................................................................................... 21 
4.1.3 Biogénesis ......................................................................................... 22 
4.1.4 Movilización durante la germinación .................................................. 23 
5 Hordeínas como marcadores moleculares relacionados con calidad de la malta 
y la cerveza ........................................................................................................... 24 
CAPÍTULO II ......................................................................................................... 30 
1 Material vegetal .............................................................................................. 30 
2 Extracción de hordeínas ................................................................................. 31 
6 Preparación de la muestra para electroforesis ............................................... 31 
7 Análisis de patrones de hordeínas .................................................................. 31 
8 Identificación por espectrometría de masas ................................................... 32 
CAPÍTULO III ........................................................................................................ 34 
1 Patrones de hordeínas de semilla seca .......................................................... 34 
1.1 Condiciones de campo ............................................................................. 35 
1.2 Condiciones de invernadero ..................................................................... 36 
2 Patrones de hordeínas de malta ..................................................................... 39 
3 Identificación por espectrometría de masas ................................................... 43 
CONCLUSIONES .................................................................................................. 51 
PERSPECTIVAS ................................................................................................... 52 
ANEXOS ............................................................................................................... 53 
1 Parámetros de calidad de la malta ................................................................. 53 
2 Proteínas identificadas por EM ....................................................................... 57 
3 Digestión in sílico de hordeínas ...................................................................... 60 
Bibliografía ............................................................................................................ 70 
 
1 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
La cebada (Hordeum vulgare) es un antiguo e importante cereal originario de medio 
oriente. Mundialmente su grano se destina tanto a la producción de alimentos de 
consumo humano y animal (70%) como para malteo y producción de cerveza (30%). 
En contraste, el 80% de la producción en México está dirigida a la elaboración 
de malta y cerveza. Además, nuestro país es actualmente uno de los exportadores 
de cerveza más importantes del mundo; de ahí que el cultivo de este cereal es de 
gran importancia económica. 
Existen diferentes variedades de cebada, las cuales fueron seleccionadas 
por su capacidad de adaptarse a las condiciones ambientales y prácticas de cultivo 
de los agricultores, así como por su desempeño durante el proceso de malteo y 
fabricación de cerveza. En México se utilizan principalmente cinco variedades: 
HV2005-04, HV2005-19, HV2007-23, HV2007-18 y HV2008-11; la primera es la 
preferida para la producción de malta. 
Durante la producción de malta, las características de la semilla inicial son 
determinantes para establecer las condiciones con las que se obtendrá dicho 
producto. La industria maltera cuenta con pruebas para evaluar la malta; no 
obstante, dichas pruebas no permiten predecir la calidad de la malta de forma 
confiable. Igualmente, no se cuenta con métodos bioquímicos que distingan la 
variedad de cebada que es proporcionada inicialmente por los agricultores. 
A pesar de estas problemáticas, la industria malteraestá comprometida a 
proveer malta de la calidad necesaria para la producción de cerveza. Dado que se 
procesan cantidades de materia prima en el orden de toneladas, la industria se ve 
en la necesidad de hacer una mayor inversión de recursos para alcanzar una calidad 
similar entre lotes de semillas con características diferentes. 
De esta forma, el presente trabajo analiza a un grupo de proteínas que tienen 
potencial para ser utilizados como marcadores moleculares en cebada, lo que 
2 
 
podría contribuir a resolver los problemas descritos. Esto se realiza mediante el 
análisis de una familia de proteínas conocidas como hordeínas, abundantes en 
semilla de cebada. 
Las hordeínas son proteínas de almacenamiento en semilla altamente 
polimórficas y, en estudios anteriores realizados con otras variedades, se han 
propuesto como marcadores moleculares que permiten diferenciar entre éstas. Sin 
embargo, en variedades mexicanas de cebada no se conoce esta información. 
Dicho lo anterior, se plantea como hipótesis que los patrones electroforéticos 
de hordeínas de las variedades mexicanas son distintos entre sí. 
El objetivo principal de este proyecto es analizar y comparar los patrones de 
acumulación de hordeínas en semilla seca y malta de diferentes variedades 
mexicanas de cebada mediante Electroforesis en Geles de Poliacrilamida con 
Dodecilsulfato de Sodio (SDS PAGE). Esto es con el fin de identificar bandas 
diferenciales que tengan potencial de ser utilizadas como marcadores moleculares 
que permitan, además de otros propósitos, distinguir entre dichas variedades. 
En suma, el presente trabajo aborda esta problemática iniciando con los 
antecedentes relacionados con el problema en estudio, enseguida se describe la 
metodología utilizada para obtener los patrones electroforéticos de hordeínas, y 
finalmente se muestran los resultados obtenidos, su discusión y las perspectivas 
que surgen de los resultados. 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
CAPÍTULO I 
ANTECEDENTES 
 
 
1 Generalidades sobre la planta de cebada 
 
La cebada (Hordeum vulgare) es una planta monocotiledónea, miembro de la familia 
Poaceae también llamada familia de las gramíneas o pastos (Figura 1). Su semilla 
ha sido utilizada desde la antigüedad y actualmente está dentro de los 5 cultivos 
con más producción en el mundo después del maíz (Zea mays), el trigo (Triticum 
spp.), el arroz (Oriza sativa) y la soya (Glycine max). Asimismo, fue uno de los 
primeros cultivos domesticados por el hombre, junto con el trigo, el chícharo y las 
lentejas, datando su manejo desde hace aproximadamente 10 mil años en el 
Creciente Fértil (Mesopotamia y norte de Arabia) (Byung & Ullrich, 2008). 
Además, la cebada fue posiblemente usada primero como producto de 
consumo humano y posteriormente como alimento para animales, malteo y 
producción de cerveza. Como resultado, actualmente se utiliza como materia prima 
para la producción de malta y cerveza (Byung & Ullrich, 2008). 
Es también el cereal más ampliamente adaptado a diferentes ambientes, ya 
que crece en diversas latitudes y altitudes, así como en climas templados y de frío 
extremo, incluyendo los desiertos y los trópicos. Debido a esto, ha sido un modelo 
importante para estudiar adaptación ecológica de plantas (Byung & Ullrich, 2008; 
EnsemblPlants, Versión 030312v2, 2014). 
Este cereal es uno de los más diversos genéticamente, por lo que también 
se utiliza como modelo natural para estudios genéticos y genómicos de la tribu 
Triticeae. Su genoma tiene un tamaño de 5.3 Gpb en 7 cromosomas y es uno de 
los genomas diploides más grandes secuenciados hasta la fecha (EnsemblPlants, 
Versión 030312v2, 2014). 
4 
 
 
Figura 1. Taxonomía de la familia de las Gramíneas. Tomado de Byung & Ullrich, 2008. 
 
Finalmente, la cebada es una planta anual de la cual existen distintas 
variedades, entre los que destacan aquellas que son sembradas en otoño (cebada 
de invierno) y otras que son plantadas en primavera (cebada de primavera), cuyos 
granos pueden estar ordenados en dos o seis hileras (Briggs, et al., 2004). 
 
2 Variedades de cebada 
 
Como ya se mencionó en la sección anterior, existe un gran número de variedades 
de cebada; sin embargo, es indispensable comprender, en primer lugar, el término 
variedad. Por esta razón, en este apartado se hará una breve revisión sobre su 
definición y se mostrarán a detalle las características de una canadiense y cinco 
mexicanas. 
El término especie es una conocida unidad de la clasificación botánica del 
reino vegetal; sin embargo, dentro de una especie puede haber muchos tipos 
diferentes de plantas. Los agricultores y los productores necesitan plantas con 
características particulares adaptable a su entorno y a prácticas de cultivo. Por lo 
tanto, una variedad vegetal representa a un grupo de plantas, seleccionado dentro 
de una especie, que muestran una serie de características comunes y constantes 
(Unión Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales, 2010). 
5 
 
En el caso particular de la cebada, cada variedad tiene diferencias en la 
composición de su semilla (entre otras características que en este trabajo no se 
abordan), y de acuerdo a esto cada variedad tiene diferentes propiedades de 
procesamiento durante el malteo o distinta calidad para su uso final. Por ejemplo, la 
cebada sin cáscara requiere poco o casi ningún esfuerzo para que ésta sea 
removida durante el procesamiento del grano y por lo tanto, las variedades con esta 
característica son las más adecuadas para el consumo humano en forma de 
alimento. En contraste, la cebada con cáscara es preferida para malteo y producción 
de cerveza debido a que este tejido contribuye al sabor y ayuda en las filtraciones 
respectivas. No obstante, es difícil distinguir el grano de cebada adecuado para 
cada uso, ya que existen pocos criterios que permitan diferenciar entre variedades 
(Byung & Ullrich, 2008). 
Algunas variedades tienen un alto rendimiento en grano y producen semillas 
ricas en proteínas. Mientras que otras variedades tienen poca producción de granos 
pero se adaptan bien a los procesos de malteo. Entre estas últimas, destaca la 
variedad Metcalfe (denominada HV2008-08, o simplemente 08 en este trabajo) por 
su desempeño durante el malteo, siendo la variedad preferida para este fin. 
 
Tabla 1. Características malteras de la variedad HV2008-08 comparadas con Harrington y Manley. 
Variedad Harrington Manley 08 
Proteína total (%)* 11.5 11.1 11.5 
Extracto (%)x 72.2 74.2 77.1 
Proteína soluble (%)x 4.37 4.3 4.76 
Poder diastásico (°L)*y 97 113 118 
Alfa amilasa (DU)*z 51.5 51.9 54.2 
Β-glucano (mg L-1)w 488 373 255 
*Con base en semilla seca. xCon base en malta seca. YGrados Lintner. zUnidad de dextrinización. 
wCon base en el extracto de malta. 
 
La variedad 08 es canadiense, de dos hileras y se siembra en primavera. Fue 
liberada comercialmente en el año 1997. Destaca por la excelente calidad de malta 
que se obtiene de ella, como se muestra en la Tabla 1, en la que se comparan 
algunos parámetros de calidad de la malta (Véase Anexo 1) obtenida de 08 y otras 
6 
 
dos variedades que previamente eran consideradas como buenas variedades 
malteras (Harrington y Manley) (Legge, et al., 2002). 
 
2.1 Variedades mexicanas de cebada 
En México se cultivan cinco variedades de cebada sobre una superficie mayor a 
300,000 hectáreas (Castillo, et al., 2012). Estas variedades fueron desarrolladas por 
el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) 
para satisfacer la necesidad de plantas que se adaptaran a las condiciones de 
cultivo en México y, al mismo tiempo, cumplir con la demanda de granos de las 
industrias maltera y cervecera. Estas variedades son: HV2005-04, HV2005-19, 
HV2007-23, HV2007-18 y HV2008-11; denominadas en adelante como 04, 19, 23, 
18 y 11 respectivamente. 
Por otro lado, existen dosregiones principales de cultivo de cebada en 
México: el Bajío y el Altiplano (Figura 2). Los principales estados productores en la 
región del Bajío son Guanajuato, Querétaro, Michoacán y Jalisco, que cultivan las 
variedades 19, 23 y 18 en condiciones de riego; mientras que en la región del 
Altiplano, la producción se concentra en los estados de Hidalgo, Puebla, Tlaxcala y 
el Estado de México, donde se cultivan las variedades 04 y 11 en temporal 
(Fernández Vera, 2013). 
 
Figura 2. Mapa de la República Mexicana y las regiones importantes en la producción de cebada 
(Bajío y Altiplano). 
Región del Altiplano 
-Estados: Hidalgo, Tlaxcala, 
Puebla, Estado de México. 
-Región de temporal 
-Ciclo primavera-verano 
-Variedades: 04 y 11 
Región del Bajío 
-Estados: Guanajuato, 
Querétaro, Jalisco, 
Michoacán 
-Región de riego 
-Ciclo otoño-invierno 
-Variedades: 19, 23 y 18 
7 
 
 
A continuación se presentan algunas de las principales características de las 
variedades mexicanas: 
 
2.1.1 Variedad HV2005-19 
Liberada en 1989 y tiene en su genealogía genes de la variedad Dwarf Good de la 
India. Es resistente al acame (doblez o inclinación que sufre el tallo de las plantas), 
al desgrane, es tolerante a la cenicilla (Erysiphe graminis) y a la roya de la hoja 
(Puccinia hordei). Además, es la primera variedad mexicana con tolerancia a la roya 
lineal amarilla (Puccinia striiformis f. sp. hordei). No tiene éxito bajo condiciones de 
temporal, en contraste con entornos de riego. Junto con la 04, es una de las 
variedades más cultivadas en México (Aguado, 2008). 
 
1.1.1 Variedad HV2005-04 
Esta variedad fue liberada en 1991. Entre sus características se encuentran la 
tolerancia a la roya lineal amarilla, a la mancha reticular (Helminthosporium teres), 
a la escaldadura de la hoja (Rynchosporium secalis) y moderadamente tolerante a 
la roya de la hoja. Tiene un mayor potencial de rendimiento y calidad que cumple 
con la demanda de la agroindustria. 
Para esta variedad, en general, las plagas no presentan un problema de 
importancia económica; sin embargo, la falta o exceso de agua puede provocar un 
ataque de pulgones. 
Por el balance que guardan sus componentes químicos en el grano malteado, 
como extracto molienda fina, diferencia de extracto molienda fina a extracto 
molienda gruesa, poder diastásico, alfa amilasa y proteína soluble a proteína total, 
entre otras (datos no disponibles), es óptima en la elaboración de malta para la 
industria maltera-cervecera (SAGARPA, 2014). 
 
2.1.2 Variedad HV2007-23 
Liberada comercialmente en el año 2006. Presenta tolerancia a las enfermedades 
comunes de la región del Bajío y posee un alto rendimiento potencial con muy buena 
8 
 
calidad industrial. Es tolerante a la roya lineal amarilla, a la cenicilla y 
moderadamente tolerante a la roya de la hoja. Tiene un rendimiento 18% mayor que 
la variedad 19 (Gráfico 1) (Solano, et al., 2009). 
 
 
Gráfico 1. Rendimiento de la variedad 23 en comparación con la 19. 
 
2.1.3 Variedad HV2008-11 
Esta variedad fue liberada en el año 2004. Presenta tolerancia a enfermedades 
comunes y posee alto rendimiento potencial con excelente calidad industrial para la 
siembra en ambientes de producción de temporal de muy buena y buena 
productividad. 
Además, tiene un rendimiento experimental promedio superior en 15% 
respecto a HV2005-04 (Zamora, et al., 2008). 
 
 
Gráfico 2. Rendimiento de la variedad 11 en comparación con la 04. 
 
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1993 1995 1997 1999 2001 2003
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2.1.4 Variedad HV2007-18 
La variedad HV2007-18 tiene tolerancia a las principales enfermedades de la 
cebada maltera en condiciones de riego, así como moderada tolerancia a la roya de 
la hoja, alto potencial de rendimiento, calidad industrial y ciclo vegetativo más corto 
que la variedad HV2005-19. Tiene un rendimiento 12% mayor al mostrado por 
HV2005-19 (Zamora, et al., 2010). 
 
 
Gráfico 3. Rendimiento de la variedad 18 en comparación con 19. 
 
3 La producción de malta y cerveza 
 
Como ya se mencionó anteriormente, uno de los principales usos de la cebada es 
en la fabricación de malta y cerveza. 
La malta es el grano de cebada germinado y secado o tostado en condiciones 
controladas. En el mundo, aproximadamente solo un tercio de toda la producción 
de cebada está dirigida a la fabricación de malta. Sin embargo, en México una gran 
proporción de la producción se utiliza para este fin (70-80%). Además, México es 
uno de los países productores de cerveza más importantes. Considerando esto, 
conocer el proceso de elaboración de la malta y la cerveza es de vital importancia 
para entender los problemas a los que se debe enfrentar la industria maltera y 
cervecera para ofrecer un producto final de buena calidad. 
A continuación se presenta una breve reseña sobre el proceso de fabricación 
de la malta y la cerveza, finalizando con una explicación sobre los problemas que 
se tienen actualmente en éste ámbito. 
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5
10
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1 9 9 2 1 9 9 4 1 9 9 6 1 9 9 8 2 0 0 0 2 0 0 2 2 0 0 4
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18 19
10 
 
Para comenzar, debemos mencionar que la cerveza es una bebida alcohólica 
inventada por las primeras civilizaciones humanas del Medio Oriente que se obtiene 
a partir de la fermentación de la malta. 
 
3.1 Malteo 
Las maltas se obtienen a partir de cereales seleccionados, usualmente cebada, 
aunque pueden utilizarse igualmente el trigo, centeno y el sorgo. 
El malteo consta de varias etapas (Figura 3) (Briggs, et al., 2004). 
 
Figura 3. Etapas del proceso de elaboración de malta. 
 
3.1.1 Selección, limpieza y remojo 
Primeramente, las semillas son limpiadas y almacenadas hasta que el periodo de 
dormancia ha terminado. Los granos deben ser de la calidad adecuada, es decir, 
deben cumplir o superar ciertas especificaciones. Esta evaluación incluye revisión 
por infestación de insectos y humedad, así como presencia de hongos patógenos 
(Briggs, et al., 2004). 
En México, los parámetros de calidad para la cebada maltera se encuentran 
establecidos en la NMX-FF-043-SCFI-2003 de la Secretaría de Comercio y Fomento 
Industrial, en dicha norma se hace referencia a propiedades físicas que la cebada 
debe cumplir. 
Posteriormente el grano es hidratado por inmersión en agua. La temperatura 
en este paso debe estar controlada ya que a altas temperaturas la absorción de 
agua es más rápida pero el crecimiento microbiano es acelerado y el grano puede 
dañarse; por lo tanto, la mejor temperatura es baja, cerca de 12°C. 
Conforme el grano se hidrata, éste aumenta de 1.3 a 1.4 veces su volumen 
original. Asimismo, enzimas microbianas ya presentes en la superficie del grano 
comienzan a degradar las capas superficiales de éste. 
Selección y 
limpieza
Remojo Germinación Secado
Eliminación 
de raicillas
11 
 
El comienzo de la germinación es identificado por la aparición de pequeñas 
raíces blancas que sobresalen de la base de cada grano. En este punto, el grano 
es transferido a un contenedor para germinación (Briggs, et al., 2004). 
 
3.1.2 Germinación 
El grano es germinado en un grado limitado en una atmósfera a temperatura y 
humedad controladas. Durante la germinación, crecen las pequeñas raíces y, de 
forma menos evidente, el coleóptilo crece entre la cáscara. La proporción del largo 
del coleóptilo respecto al largo de la semilla es una guía para el seguimiento del 
proceso de la germinación en el malteo. 
Asimismo, muchas enzimas hidrolíticas aumentan en cantidad, algunas de 
estas catalizan la modificación física del endospermo (Figura 4). En las etapas 
iniciales de la germinación, estas enzimas son liberadas delescutelo. Sin embargo, 
posteriormente el embrión libera giberelinas (GA1 y GA3, ácido giberélico). Estas 
hormonas difunden a lo largo del grano y estimulan la síntesis de enzimas en la 
aleurona y su liberación hacía el endospermo. Conforme la germinación progresa, 
el endospermo es parcialmente degradado o modificado y su dureza disminuye. 
Las etapas de la modificación del endospermo son la degradación progresiva 
de las paredes celulares, que involucra la liberación de β-glucanos, seguido por la 
degradación parcial de proteínas dentro de la célula y el rompimiento de los gránulos 
de almidón. 
 
 
Figura 4. Esquema de la composición del grano de cebada. 
12 
 
Una vez que las enzimas han sido producidas en la aleurona, la modificación 
del endospermo ocurre rápidamente, particularmente cerca de la aleurona. En malta 
obtenida adecuadamente, sólo una pequeña proporción de los granos están sin 
modificar y contienen poco endospermo no degradado. Los productos de 
degradación del endospermo, tales como azúcares, aminoácidos, etc., junto con 
compuestos de la capa de aleurona (fosfatos, iones metálicos, etc.), difunden a 
través del endospermo y son el soporte del metabolismo de los tejidos vivos. 
El crecimiento del embrión es mantenido inicialmente por sus propias 
reservas y posteriormente por moléculas solubles provenientes del endospermo. 
Los procesos que ocurren durante la germinación están regulados mediante 
el control de la humedad, la composición del grano y la temperatura (Briggs, et al., 
2004). 
 
3.1.3 Secado y eliminación de raicillas 
Cuando la germinación está suficientemente avanzada, ésta se detiene mediante el 
secado en un horno. 
La temperatura aumenta progresivamente produciendo el secado de la malta. 
Muchas maltas pálidas son “curadas” o “cocidas” a 80°C, pero algunas están listas 
a más de 105°C. 
Para las maltas pálidas se considera alta la cantidad de enzimas que 
mantienen su actividad después de estas condiciones. En maltas oscuras, el secado 
es con altas temperaturas y la cantidad de enzimas que sobreviven es menor. En 
casos extremos, maltas especiales son tostadas y no contienen enzimas activas. 
Después del secado, la malta es enfriada y agitada para romper las pequeñas 
raíces, que posteriormente son separadas junto con el polvo producido. Las maltas 
pálidas son almacenadas por 4-6 semanas antes de usarlas. Las maltas tostadas 
son utilizadas rápidamente para evitar que los aromas especiales o sabores sean 
modificados (Briggs, et al., 2004). 
 
 
13 
 
3.2 La producción de cerveza 
La producción de cerveza es un proceso complejo que se lleva a cabo mediante 
diferentes pasos (Figura 5). 
Primero, la malta muchas veces es premezclada con adjuntos particulares 
(preparaciones de cereales que modifican características de la malta y de la cerveza 
producida) y es molida para crear el “grist”. El “grist” es mezclado con agua y 
macerado en condiciones de temperatura controlada. La mezcla resultante es 
almacenada por un periodo de “conversión”. 
Un macerado debe ser mantenido a una temperatura específica, durante 
tiempos predeterminados, para permitir que las enzimas “conviertan” (degraden) el 
almidón y dextrinas a azúcares solubles, así como la ruptura parcial de proteínas y 
la degradación de ácidos nucleicos y otras sustancias. El objetivo es obtener una 
pasta que produzca un adecuado “mosto dulce”, un líquido rico en compuestos 
solubles de la malta y cualquier adjunto que se le haya añadido. 
 
 
Figura 5. Proceso de elaboración de la cerveza. 
 
14 
 
Al final del macerado, el mosto dulce es separado de los sólidos no disueltos 
y los granos consumidos. El mosto obtenido es claro y translúcido. Posteriormente 
es transportado a un contenedor para ser hervido con el lúpulo usualmente de 1-2 
horas. El lúpulo (Humulus lupulus) es una planta trepadora que posee aceites 
esenciales y resinas llamados en conjunto lupulina. Durante la ebullición, un gran 
número de cambios ocurren en el mosto, entre los cuales el más evidente es la 
precipitación de proteínas, obtención de un sabor amargo, aroma a lúpulo y la 
destrucción de microorganismos. La evaporación del mosto reduce su volumen y 
por lo tanto lo concentra. También son removidas sustancias volátiles con aroma o 
sabor indeseables. 
El mosto es decantado para obtener una solución clara, posteriormente es 
enfriado para frenar un oscurecimiento continuo y cambios de sabor. Durante el 
enfriamiento, una segunda separación de sólidos ocurre en el mosto. 
Posteriormente es inoculado con levadura. Durante la fermentación se 
degradan los azúcares del mosto y se produce etanol, dióxido de carbono y calor. 
Una vez que se ha completado la fermentación, la cerveza es mantenida por un 
periodo de maduración, durante el cual el sabor de la cerveza se define. Después, 
la mayoría de las cervezas son filtradas o centrifugadas para remover levaduras 
residuales. Las cervezas completamente translúcidas son carbonatadas y se 
transfieren a botellas, latas, etc. (Briggs, et al., 2004). 
 
3.3 Problemas comunes durante la fabricación de malta y cerveza 
Cuando la cervecería adquiere la malta, requiere también que ésta sea de excelente 
calidad y de precio moderado. Se espera que el rendimiento del extracto sea bueno 
y que la producción de cerveza marche adecuadamente. 
Las maltas tienen propiedades diferentes y son usadas para producir diferentes 
tipos de cerveza. Para esto, existen pruebas a las que es sometida la malta para 
conocer sus características. Los cerveceros necesitan decidir qué conjunto de 
pruebas definen de mejor forma la malta con la cual hacer una cerveza en particular. 
Sin embargo, los análisis disponibles no predicen de forma confiable el desempeño 
de una malta (Véase Anexo 1). 
15 
 
Además, cabe mencionar que la calidad de la malta que se obtiene a partir de 
cada variedad de cebada es distinta. 
Maltas baratas y obtenidas inadecuadamente son frecuentemente poco 
modificadas y/o no homogéneas y aumentan los costos de la producción de 
cerveza, ya que se necesita mayor inversión de tiempo y energía en la etapa de 
maceración o cantidades excesivas de adjuntos. Por ejemplo: deficiencias en la 
obtención de un extracto esperado en la cervecería, la necesidad de un programa 
de maceración más largo, separación lenta del mosto que prolonga la fase de 
decantación interrumpiendo el protocolo de producción, exceso de precipitados en 
la ebullición, velocidades de filtración lentos de la cerveza que necesitan filtros 
adicionales, etc. Por lo tanto, existe la necesidad de utilizar estabilizadores extras 
para la cerveza o la adición de enzimas al macerado. Todos estos problemas 
interrumpen el esquema de producción y aumentan los costos (Briggs, et al., 2004). 
 Finalmente, es importante recalcar que las maltas provienen de mezclas de 
granos que difieren en sus propiedades, esta heterogeneidad se ve reflejada en la 
malta y también contribuye a algunos problemas en su producción (Briggs, et al., 
2004). 
4 Proteínas de almacenamiento de la semilla 
 
En primer lugar hay que mencionar que la calidad de la malta depende en gran parte 
de la variedad de cebada utilizada y por lo tanto de la composición de la semilla. 
Entre los factores más importantes se encuentran la cantidad y actividad de enzimas 
que degradan el almidón (α y β-amilasas) y aquellas que degradan proteínas o β-
glucanos. Algunas enzimas se sintetizan de novo durante la germinación y otras se 
encuentran previamente en el grano de forma inactiva (zimógeno). Sin embargo, 
existe una gran familia de proteínas de almacenamiento, llamadas hordeínas (o 
prolaminas, en cereales), de las que se ha estudiado ampliamente su influencia en 
algunas características de la malta y la cerveza. 
Existen tres tipos de proteínas de almacenamiento: albúminas, globulinas y 
prolaminas. Las albúminas y las globulinasestán ampliamente distribuidas entre las 
16 
 
plantas con flor, pero las prolaminas están limitadas a los cereales (Colgrave, et al., 
2012). 
 Este apartado se enfocará en las prolaminas de cereales, en el que se 
mostrarán algunas de sus características y función en la semilla. 
Estas proteínas de almacenamiento son una reserva de aminoácidos 
presente en la semilla que se utiliza durante el desarrollo embrionario de una planta. 
Por su abundancia e importancia económica, las proteínas de almacenamiento de 
semillas fueron de las primeras proteínas en ser caracterizadas. 
A pesar de un alto grado de variación en sus estructuras, todas las proteínas 
de almacenamiento tienen algunas propiedades en común. Primeramente, son 
sintetizadas en altos niveles en tejidos específicos y en ciertas etapas del desarrollo. 
De hecho, su síntesis es regulada por la nutrición, y actúan como una fuente de 
nitrógeno. Además, contienen cisteína y metionina, y por lo tanto se requiere azufre 
en cantidades adecuadas para su síntesis (Shewry, et al., 1995). 
Muchos cereales tienen grupos separados de proteínas de almacenamiento, 
algunas de las cuales son ricas en aminoácidos con azufre y otras que son pobres 
en estos aminoácidos. La presencia de estos grupos permite a la planta mantener 
altos niveles de proteína sin importar variaciones en la disponibilidad de azufre. 
Una segunda propiedad en común es su presencia en depósitos llamados 
cuerpos proteicos (CP). 
Finalmente, todas las proteínas de almacenamiento tienen polimorfismos 
entre genotipos de una misma especie, que surgen de la presencia de familias 
multigénicas y en algunos casos, procesamiento proteolítico y glicosilación (Shewry, 
et al., 1995). 
 
4.1 La superfamilia de prolaminas en cereales 
Las prolaminas, llamadas así por su alto contenido del aminoácido prolina, son una 
superfamilia que corresponde al 50% del nitrógeno total en semillas, y están 
presentes en la mayoría de las semillas de cereales, a excepción del arroz y la 
avena, en las que predominan las globulinas (Shewry, et al., 1995; Kumamaru, et 
al., 2007). 
17 
 
También, son tradicionalmente conocidas como un grupo capaz de solubilizarse 
en mezclas alcohol/agua (usualmente 60-70% [v/v] etanol o 50% [v/v] propan-1-ol) 
y tener un alto nivel de glutamina y prolina. Están compuestas por una mezcla de 
componentes polimórficos cuyo tamaño va desde 30kDa hasta 100kDa 
aproximadamente y se clasifican en tres grupos (Shewry & Tatham, 1990): 
 
 Ricas en Azufre 
 Pobres en Azufre 
 Alto Peso Molecular 
 
Además, a las prolaminas se les nombra de forma distinta dependiendo del 
cereal del que se trate. Por ejemplo, las prolaminas de cebada se llaman hordeínas; 
las de trigo, gliadinas y las de centeno, secalinas (Tabla 2). 
 
Tabla 2. Relación de las proteínas de superfamilia de prolaminas en diferentes cereales. 
 Cebada Trigo Centeno 
Alto Peso Molecular 
(HMW) Hordeínas D 
Glutenina de alto 
peso molecular 
Secalinas de alto 
peso molecular 
Pobres en Azufre Hordeínas C ω-gliadinas ω-secalinas 
Ricas en Azufre 
Hordeínas B 
Gluteninas de bajo 
peso molecular 
(LMW) γ-secalinas 
γ-hordeínas γ-gliadinas 
--- α-gliadinas 
 
4.1.1 Hordeínas 
Las hordeínas, como ya se mencionó anteriormente, son las prolaminas del grano 
de cebada. Consisten en varias proteínas, que se clasifican en 3 grupos: hordeínas 
D (alto peso molecular), hordeínas C (pobres en azufre) y hordeínas B (ricas en 
azufre). 
A pesar de ser todas solubles en mezclas alcohol-agua (como subunidades 
individuales), las hordeínas varían considerablemente en otras propiedades, 
sobresaliendo el peso molecular (PM), su punto isoeléctrico (PI) y su composición 
de aminoácidos (Figura 6). Por ejemplo, la proporción de los dos aminoácidos más 
18 
 
abundantes, glutamina y prolina, varía de 30-70% y su PM va de 30kDa a 100kDa 
(Shewry & Tatham, 1990). 
Además, son significativamente tolerantes a mutaciones y debido a que 
muestran gran variación genotípica han sido utilizadas como marcadores genéticos 
(Shewry, et al., 1995). 
 
Figura 6. Separación de las hordeínas B, C y D de variedades tibetanas. A) Las hordeínas B, C y D 
corrieron como grupos separados de distinto peso molecular en SDS-PAGE. B) Parte del gel 
correspondiente a las hordeínas B y C. C) Diagrama de todos los patrones encontrados para las 
hordeínas C. M: Marcador de peso molecular. Tomado de Yin, et al., 2003. 
 
A continuación se mostrarán las características de cada grupo de hordeínas 
de forma breve. 
 
4.1.1.1 Hordeínas D 
Las hordeínas D son las proteínas menos abundantes en la semilla (menos del 10% 
del contenido total). Son codificadas por el locus Hor3 y corresponden al grupo de 
mayor peso molecular, cuyo intervalo de tamaño va de aproximadamente 85-
19 
 
105KDa. En general, se produce un solo polipéptido por variedad; sin embargo, en 
algunas se han observado dos proteínas ligeramente diferentes en su peso 
molecular codificadas por el mismo locus. 
Respecto a su composición de aminoácidos, son ricas en lisina y glicina, 
característica que puede ser distintiva de estas proteínas. Asimismo, son pobres en 
aminoácidos cargados negativamente al igual que los demás grupos de hordeínas 
(Tabla 3) (Blake, et al., 1984). 
 
4.1.1.2 Hordeínas C 
Como lo muestra la Tabla 2, las prolaminas pobres en azufre de cebada se conocen 
como hordeínas C y se ha mapeado el locus que codifica a esta familia: Hor1, del 
cromosoma 1H. Se ha encontrado que hay de 4 a 18 péptidos en esta familia. 
Asimismo se identificó que el tamaño del locus corresponde a aproximadamente 
105-190Kb dependiendo de la variedad (Tatham & Shewry, 2012). 
A nivel de proteína, corresponden al 10-20% del total de hordeínas y su 
tamaño en SDS/PAGE varía de 55-70KDa (Shewry & Tatham, 1990). 
Adicionalmente, la composición de aminoácidos de las hordeínas C se 
distingue por su alto contenido de 3 aminoácidos: glutamina (40-50mol%), prolina 
(20-30mol%) y fenilalanina (7-9mol%). No contienen residuos de cisteína y tienen 
un bajo contenido de aminoácidos cargados (Tatham & Shewry, 2012). 
 
4.1.1.3 Hordeínas B 
Las hordeínas B, son un grupo de prolaminas ricas en azufre presente en cebada, 
además de las hordeínas gamma. Esta familia de proteínas es codificada por el 
locus Hor2. Son el grupo más abundante, correspondiendo del 75%-80% del total 
de hordeínas. En SDS/PAGE, tienen un tamaño de 36-44KDa aproximadamente y 
consisten de 250-300 residuos (Shewry & Tatham, 1990). 
Tienen aproximadamente 8 residuos de cisteína que permiten la formación 
de puentes disulfuro intra o intercatenarios. A pesar de que se han reportado 
secuencias de esta familia de proteínas, no se conoce por completo la organización 
de este locus en una variedad. Se estima que existen aproximadamente 11 
polipéptidos en este grupo (Anderson, 2013). 
20 
 
Tabla 3. Composición de aminoácidos de los grupos de hordeínas representado en porcentaje. 
Aminoácido Hordeínas B1 Hordeínas C1 Hordeínas D2 
Ácido aspártico 0.00 0.00 4.20* 
Ácido glutámico 1.82 0.00 26.80* 
Alanina 2.55 0.71 4.40 
Arginina 2.55 0.80 3.00 
Fenilalanina 4.74 8.79 2.30 
Glicina 2.92 0.30 26.90 
Histidina 1.46 1.09 2.40 
Isoleucina 4.38 2.60 1.50 
Leucina 8.03 3.60 4.30 
Lisina 0.73 0.21 1.80 
Metionina 1.09 0.21 1.40 
Prolina 19.34 30.60 9.90 
Serina 4.74 4.60 9.60 
Tirosina 2.55 2.28 2.60 
Treonina 2.19 1.00 5.20 
Valina 6.20 1.00 2.40 
Asparagina 0.73 1.00 * 
Glutamina 30.29 41.22 * 
Cisteína 2.92 0.00 N.D. 
Triptofano 0.73 N.D. N.D. 
N.D.: No determinado. *Ácido aspártico y ácido glutámico incluyen las formas ácidas y con grupo 
amino (glutamina y asparagina). Tomado de Shewry & Tatham, 1990 y Blake, et al., 1984. 
 
Además, están divididas en dos tipos relacionados: B1 y B3. Las hordeínas 
B1 difieren entre sí por sustituciones de aminoácidos y pequeñas inserciones o 
deleciones, mientras que las B3 difierenadicionalmente en la organización de un 
dominio repetitivo (Shewry & Tatham, 1990). 
Finalmente, esta familia de hordeínas juega un papel importante en el 
desarrollo de la Enfermedad Celíaca (CD) ya que tienen epítopes que también están 
presentes en el gluten del trigo y que generan una respuesta autoinmune en el 
intestino de los seres humanos. 
 
4.1.1.4 Hordeínas gamma 
Son una familia poco abundante en la semilla, al igual que las hordeínas D; 
presentándose en aproximadamente 5% del total de hordeínas. 
21 
 
Las hordeínas gamma tienen una estructura y composición similar a las B, 
ya que también son parte del grupo rico en azufre. Sin embargo, se caracterizan por 
estar presentes en forma de monómeros, es decir no forman puentes disulfuro 
intercatenarios, pero sí intracatenarios. En SDS/PAGE son enmascaradas 
frecuentemente por las hordeínas B, debido a que tienen un intervalo de tamaños 
similar (Shewry & Tatham, 1990). 
 
4.1.2 Estructura 
La comparación de las secuencias de aminoácidos de las prolaminas de la tribu 
Triticeae muestra que todas están estructuralmente relacionadas (figura 7) (Shewry 
& Tatham, 1990). 
 
Figura 7. Estructuras esquemáticas de los grupos de proteínas pertenecientes a la superfamilia de 
las prolaminas en cereales. Tomado de Shewry & Tatham, 1990. 
 
Para comenzar, los tres grupos de prolaminas consisten en al menos dos 
dominios, uno está basado en secuencias repetidas y el otro es no repetitivo. 
Las prolaminas ricas en azufre tienen un dominio repetitivo que contiene 
motivos basados en el tetrapéptido Pro-Gln-Gln-Xaa. El dominio no-repetitivo está 
formado por tres regiones conservadas (A, B y C), las cuales varían en tamaño (20-
35 residuos) y contienen una gran proporción de los residuos de cisteína. Estas 
regiones están separadas, a su vez, por unas más variables (I1-4). 
22 
 
Las prolaminas de alto peso molecular también contienen las regiones A, B 
y C, pero las primeras dos se encuentran en el dominio N-terminal. Asimismo, tienen 
una región con motivos repetidos ricos en glicina. 
Finalmente, las prolaminas pobres en azufre contienen un dominio repetitivo 
basado en motivos similares a los de las ricas en azufre; sin embargo, no contienen 
las regiones A, B y C (Shewry, et al., 1995; Shewry & Tatham, 1990). 
 
 
4.1.3 Biogénesis 
Las proteínas de almacenamiento sirven de reserva de carbono, nitrógeno y azufre 
para la germinación y se encuentran en grandes cantidades en semillas. Debido a 
esto, las plantas han utilizado sistemas endomembranales para secuestrar a las 
proteínas de almacenamiento en una forma altamente compactada: el cuerpo 
proteico (CP). La mayoría de las plantas, incluidas los cereales, usan vacuolas de 
diferente origen como sitios de deposición, mientras que otras han aprovechado el 
lumen del retículo endoplásmico (RE) como una alternativa de almacenamiento 
(Kumamaru, et al., 2007). 
Las prolaminas toman su conformación plegada en el lumen del RE, el cual 
es también el sitio de formación de puentes disulfuro. Tres tipos de proteínas asisten 
este proceso: proteínas chaperonas de la familia HSP70/BiP, las peptidil-prolil cis-
trans isomerasas (PPI) y la proteína disulfuro isomerasa (PDI) (Shewry, et al., 1995). 
Dos rutas de formación de CP operan en el endospermo: en uno el CP se 
forma a partir de una vacuola proveniente del aparato de Golgi y en la otra se forma 
desde el RE. 
En la primera ruta, el empaquetamiento de prolaminas se lleva a cabo en 
pequeñas vesículas conectadas a la cisterna del aparato de Golgi. Asimismo, 
distribuidas en el citoplasma, se encuentran vacuolas que contienen cuerpos de 
inclusión con prolaminas, sugiriendo la coalescencia de gránulos pequeños para 
formar los correspondientes de mayor tamaño que posteriormente se fusionan y 
forman vacuolas de proteínas de almacenamiento (VPA) (Kumamaru, et al., 2007). 
Respecto a la segunda ruta, en varios estudios se han observado grandes 
inclusiones unidas al RER, la proteína BiP se ha identificado dentro de los CP y 
23 
 
debido a que esta proteína reside normalmente en el lumen del RE, se infiere que 
los CP son ensamblados inicialmente precisamente en este sitio. 
La última propuesta, y la más aceptada, es que se acumulan y se ensamblan 
las proteínas en gránulos de inclusión dentro del RE, los cuales luego son liberados 
al citoplasma donde son introducidos en pequeñas vesículas. Estas vacuolas se 
fusionan entre sí y eventualmente forman grandes VPAs. Este proceso se 
comprueba por la identificación de la proteína BiP y remanentes de membrana del 
RE rugoso (RER) dentro de las VPA (Kumamaru, et al., 2007). 
A pesar de conocer esta información, los mecanismos que determinan si un 
grupo de prolamina es transportada a la vacuola o retenida en el RE no se conocen 
por completo. En cebada, trigo y centeno otros mecanismos deben existir para 
ensamblar las prolaminas en el RE en un estado adecuado para su transporte. En 
cebada se ha encontrado que las dos rutas participan en la formación de CP 
(Shewry, et al., 1995). 
Por otro lado, poco se conoce sobre la organización de las prolaminas dentro 
de los CP, aunque esta organización debe ser importante para asegurar un uso 
eficiente del espacio y facilitar su movilización durante la germinación (Shewry, et 
al., 1995). 
 
4.1.4 Movilización durante la germinación 
El proceso de movilización consiste principalmente en la acción de enzimas 
proteolíticas, las cuales necesitan condiciones como pH y un ambiente con potencial 
redox adecuado para favorecer la solubilización de las proteínas de 
almacenamiento. 
El grado de compactación que se observa en estas proteínas parece ser un 
atributo deseable para que grandes cantidades de aminoácidos sean almacenados 
en pequeños volúmenes y no sean digeridas con facilidad durante la maduración de 
la semilla. Asimismo, la compactación puede ser una forma de regular su 
degradación durante la germinación. 
24 
 
La movilización de las prolaminas está altamente regulada, al igual que otros 
procesos en plantas, por fitohormonas y por inhibidores de proteasas 
principalmente. 
Por una parte, el estado redox es importante ya que los puentes disulfuro 
intermoleculares e intramoleculares son una característica común de varias 
prolaminas. Es evidente que la reducción de estos enlaces disminuye el grado de 
compactación. De hecho, el estado redox dentro de la VPA contribuye a la 
regulación de la degradación de estas proteínas. 
Finalmente, el pH es también un factor relevante en la regulación de la 
actividad proteolítica de algunas proteínas. Después de la etapa de remojo, la capa 
de aleurona regula el pH del endospermo hasta pH cercano a 4.2 mediante la 
secreción de ácido málico. Esta acidificación produce un ambiente favorable para la 
actividad proteolítica y también aumenta la solubilidad de las proteínas de 
almacenamiento (Tan & Wilson, 2012). 
 
5 Hordeínas como marcadores moleculares relacionados con calidad de la 
malta y la cerveza 
 
Como se mencionó en la sección 3.3, existe la necesidad de encontrar marcadores 
moleculares relacionados con el desempeño de la semilla durante el malteo o con 
la calidad de la malta que se obtiene. 
 Gran parte de la investigación actual relacionada con cebada se enfoca en la 
relación que existe entre las hordeínas y la calidad o el desempeño de la malta 
durante su procesamiento. Además se han propuesto como marcadores 
moleculares que permitan diferenciar entre diferentes variedades de cebada 
(Baxter, 1981). 
Por otro lado, el impacto negativo de un alto contenido de proteína en la 
calidad de la malta y la cerveza está bien establecido; por lo tanto, no es de 
sorprenderse que efectos similares se hayan demostrado para el contenido de 
hordeínas, ya que estas representan la mitad del contenido proteico de la semilla. 
25 
 
Sin embargo, también se ha encontrado una relaciónfavorable entre hordeínas y 
estabilidad de la espuma (Baxter, 1981). 
En general, altos niveles de hordeínas están asociadas con una malta de 
mala calidad, aunque la relación es dependiente de la variedad. En algunos estudios 
se ha visto que las hordeínas D son las que tienen una relación negativa con la 
calidad de la malta, independientemente de la variedad que se trate. Esta relación 
negativa de las hordeínas D se observa también con lotes de diferentes estaciones 
del año, condiciones de crecimiento y variedades; indicando una relación causal 
entre las hordeínas y la calidad de la malta. Asimismo, se ha propuesto la 
cuantificación de las hordeínas, como alternativa a la de proteína total para la 
predicción de la calidad de la malta sobre una gran variedad de condiciones 
ambientales (Howard, et al., 1996). Sin embargo, esta relación no se ha fortalecido 
en estudios con otras variedades. 
Respecto a las hordeínas C, se ha encontrado que éstas son más resistentes 
a la digestión durante la germinación y el malteo que las otras hordeínas y, por lo 
tanto, tienen un papel importante en la estabilidad de la espuma en la cerveza 
(Tatham & Shewry, 2012). 
En general, las semillas de variedades con mejores características malteras, 
contienen menos bandas de hordeínas B de peso molecular intermedio que aquellas 
variedades que generan malta de menor calidad. Esto sugiere que la tendencia de 
los péptidos de hordeínas a formar puentes disulfuro puede ser, ciertamente, un 
factor importante en el malteo y producción de cerveza. 
Los patrones electroforéticos de hordeína de malta generalmente contienen 
menos bandas que la semilla de inicio. En algunas variedades, especialmente 
aquellas destinadas a alimento y no a malteado, el patrón de bandas de la malta es 
casi indistinguible del patrón de la semilla original. Pero en maltas modificadas, las 
hordeínas B se ven reducidas en intensidad, y varias bandas están ausentes por 
completo. En malta, los polipéptidos que son primeros en degradarse son los de las 
bandas B. 
La filtrabilidad también ha sido relacionada con el grado de rompimiento de 
los puentes disulfuro de las hordeínas B. El mecanismo que se propone para este 
26 
 
fenómeno es que hay una gran asociación entre el almidón y las hordeínas, de esta 
forma, es probable que la formación de puentes disulfuro provoque la agregación 
de gránulos de almidón no modificados, material de la pared celular y proteínas, 
provocando una baja velocidad de separación del mosto. 
Además, la degradación excesiva de polipéptidos y la eliminación completa 
de los puentes disulfuro puede llevar a problemas con la estabilidad de la espuma 
en la cerveza (Baxter, 1981). 
Por otra parte, también se ha investigado la influencia de algunas condiciones 
ambientales y nutricionales en la acumulación de algunas hordeínas. 
Se conoce que el control en los niveles prolaminas en trigo y cebada es a 
nivel de transcripción (Giese & Hopp, 1984; Shewry, et al., 2001), y está sujeta a 
control nutricional, dependiendo principalmente de la disponibilidad de N. Se ha 
observado que en cebada, una alteración en los niveles de N produce cambios en 
los niveles de hordeínas C, decayendo en un 70% (Giese & Hopp, 1984; Qi, et al., 
2006). La deficiencia de azufre ha sido también demostrada que afecta la 
composición de proteínas en los granos de cebada, con una reducción de los 
hordeínas B ricas en azufre y el incremento de los hordeínas C pobres en azufre 
(Shewry, et al., 1983). 
De igual manera, se ha documentado que el contenido de los diferentes 
grupos de hordeínas se ve modificado con la fecha se siembra y lugar geográfico. 
Además, respecto a su influencia o relación entre cada grupo de hordeínas y 
la calidad de la malta, se ha encontrado una correlación negativa entre el extracto 
de malta y el contenido de hordeínas B, ya que éstas son las más abundantes en 
semilla. Asimismo se ha reportado que hay diferencias significativas en la actividad 
β-amilasa en cebada de diferentes variedades y que esto es debido principalmente 
a condiciones ambientales y no así al genotipo o variedad (Qi, et al., 2005; Molina-
Cano, et al., 2002). 
Además se ha mostrado que las proporciones relativas de hordeínas B con 
hordeínas C presentes en la semilla también son influenciadas por el ambiente. Por 
ejemplo, en cebada, un aumento en la disponibilidad de nitrógeno causa un 
aumento desproporcionado de síntesis de hordeínas C (Rahman, et al., 1983). 
27 
 
Cabe mencionar que todos estos estudios han sido realizados en variedades 
extranjeras. Hasta la fecha se han realizado muy pocos estudios bioquímicos para 
conocer la composición proteica de semillas y malta de las variedades mexicanas. 
 
 
 
Variedades 
Mancha 19 04 18 23 08 
1 Hordeína B 
Hordeína B3 
Prot. de 
almacenaje 
Hordeína B 
Hordeína B1 
Prot. de almacenaje 
Gliceraldehído-3P 
deshidrogenasa 
Hordeína B 
Hordeína B3 
Prot. de 
almacenaje 
Hordeína B 
Hordeína B3 
Hordeína B1 
Prot. de 
almacenaje 
Hordeína B3 
2 Hordeína B, 
Hordeína B1 
Hordeína B3 
Prot. de 
almacenaje 
Hordeína B 
Hordeína B3 
Hordeína B1 
Prot. de almacenaje 
Actina 
Hordeína B3 
Hordeína B1 
Prot. de 
almacenaje 
ATP sintasa 
Hordeína B 
Hordeína B3 
Prot. de 
almacenaje 
Hordeína B3 
3 Hordeína B 
Hordeína B3 
Hordeína B1 
Prot. de 
almacenaje 
Proteína 
relacionada a 
patógenos 
β-glucosidasa 
Hordeína B3 
Hordeína Υ1 
Β-amilasa 1 
Prot. de almacenaje 
 Hordeína Υ1 
Hordeína B 
Actina 
Hordeína B3 
4 Hordeína B1 
Hordeína B3 
Figura 8. Geles 2D y los resultados de la identificación por Espectrometría de Masas (EM) de 
muestras de malta de diferentes variedades mexicanas. 
 
28 
 
Como antecedente inmediato a este trabajo, en el laboratorio se identificaron 
proteínas obtenidas de geles en dos dimensiones de muestras de proteína total de 
malta de las cinco variedades de cebada mexicanas. Estos geles muestran, 
interesantemente, que una gran parte de las proteínas abundantes en malta son, 
precisamente, hordeínas (Figura 8) (Herrera, No publicado). 
En este estudio, se analizaron cuatro variedades mexicanas 19, 04, 23 y 18) 
además de 08 y se encontró que son las hordeínas B las identificadas de forma 
mayoritaria en las variedades. 
Estos resultados dan pauta a investigar de forma más específica la composición 
de hordeínas y su posible utilización como marcadores moleculares en variedades 
mexicanas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
 
Hipótesis 
Tomando en cuenta lo anteriormente mencionado, la hipótesis de este 
trabajo es: 
“Si las hordeínas son una familia de proteínas altamente polimórficas, 
entonces los patrones electroforéticos de hordeínas de las variedades mexicanas y 
una canadiense son distintos entre sí” 
 
Objetivo General 
Este trabajo tiene como objetivo principal determinar si las hordeínas son 
candidatas a ser utilizadas como marcadores moleculares en variedades mexicanas 
de cebada. 
 
Objetivos Particulares 
 
1. Analizar y comparar los patrones de hordeínas de semilla seca y malta de 
diferentes variedades mexicanas de cebada mediante SDS-PAGE a partir de 
extractos enriquecidos en hordeínas. 
2. Seleccionar las bandas de proteínas diferenciales que tengan potencial de 
ser utilizadas como marcadores moleculares para distinguir entre variedades. 
3. Identificar por Espectrometría de Masas (EM) algunas de las proteínas 
presentes en bandas seleccionadas. 
30 
 
 
 
CAPÍTULO II 
MATERIALES Y MÉTODOS 
 
 
1 Material vegetal 
 
Se utilizaron tres lotes de semilla seca: Feb2012, Dic2012 y Mayo2013. De estos, 
los de Feb2012 y Mayo2012 fueron obtenidos de plantas cultivadas en campo. El 
lote Dic2012 se obtuvo a partir del cultivo de las semillas Feb2012 en condiciones 
de invernadero (Conjunto E, Facultad de Química). Cada uno de los lotes está 
compuesto por las 5 variedades mexicanas:04, 19, 18, 23 y 11. 
Las muestras de malta provienen de un único lote (Sep2012), el cual incluye 
a las variedades: 04, 19, 23, 18 y 08. 
Finalmente, se utilizó un lote con las variedades 04 y 19 que consistía en 
muestras que han pasado por el proceso de remojo y germinación únicamente; es 
decir, una fase intermedia del malteo. 
 
Figura 9. Esquema de los lotes de semilla y malta utilizados. 
 
 
Campo
•Feb2012
•Mayo2013
Invernadero
•Dic2012
Semilla 
seca Seca
•Lote Sep2012
Verde
•Lote Feb2014
Malta
31 
 
2 Extracción de hordeínas 
 
Las hordeínas fueron extraídas con una modificación del protocolo disponible para 
maíz (Larkins Lab, 2003). 
1) Las muestras de semillas y malta fueron molidas con nitrógeno líquido en un 
mortero. Se pesaron aproximadamente 50mg de la harina en una balanza 
analítica y se colocaron en un tubo Eppendorf de 2.0 mL. 
2) Posteriormente, se agregó a cada muestra 1.6 mL de buffer de extracción 
(12.5 mM Borato de Sodio, 1% SDS y 2% β-mercaptoetanol a pH 10) y se 
incubaron con agitación constante a temperatura ambiente (TA) durante 5 h. 
3) Se centrifugaron las muestras a 11 Krpm durante 15 min. 
4) Se tomó el sobrenadante y se agregó etanol de la siguiente forma: por cada 
500 µL de sobrenadante, se adicionaron 1.2 mL de etanol absoluto para 
alcanzar una concentración final de etanol equivalente al 70%. 
5) Las muestras se incubaron con agitación durante 1 h a TA y se centrifugaron 
a 11 krpm por 15 min. 
6) Finalmente el sobrenadante que contiene las hordeínas se almacenó a -20°C 
para su posterior uso. 
 
6 Preparación de la muestra para electroforesis 
 
1) Se tomó una alícuota de 300 µL de la fracción con hordeínas y se secó 
mediante evaporación utilizando un concentrador al vacío (Centrivap 
Concentrator de Labconco Corporation, Kansas USA). 
2) Posteriormente se resuspendió el botón en 50 µL de buffer de carga 1X. 
 
7 Análisis de patrones de hordeínas 
 
1) Se realizaron por triplicado los geles de poliacrilamida con dodecilsulfato de 
sodio (SDS-PAGE) al 12.5% para obtener los patrones de hordeínas 
correspondientes a cada lote (Yin, et al., 2003). 
32 
 
2) Los geles se tiñeron con Coomassie Coloidal G-250 al 0.02% (Agrawal & 
Thelen, 2009). 
3) Se seleccionaron algunas bandas de los patrones de malta y semilla y se 
identificaron por espectrometría de masas. 
 
8 Identificación por espectrometría de masas 
 
El tratamiento de muestra previo a la identificación fue realizado acorde al protocolo 
desarrollado en la Unidad de Servicios de Apoyo a la Investigación y la Industria 
(USAII) de la Facultad de Química en la UNAM. 
1) Las bandas de gel fueron cortadas en fragmentos pequeños y se destiñeron 
con 50% de metanol (v/v), 5% de ácido acético (v/v) por 12 h. 
2) Se lavaron con agua destilada y se incubaron por 15 min dos veces en 100 
mM de bicarbonato de amonio. Se redujeron en 50 mM DTT durante 45 min 
y se alquilaron con iodoacetamida 30 mM durante 2 h. 
3) Se lavaron 3 veces con 100 mM de bicarbonato de amonio. Se deshidrataron 
completamente con 100% de acetonitrilo y se llevaron a sequedad total. 
4) La digestión en gel fue llevada a cabo con 30 µl de tripsina de porcino 
modificada (Sigma-Aldrich Química S. de R.L. de C.V., Toluca, México) de 
una solución que contenía 20 ng/µl y se incubaron por 18 h a 37°C. En los 
protocolos modificados, se utilizó la mezcla Trypsin-LysC de Promega 
(Promega Corporation, USA) siguiendo el mismo procedimiento, mientras 
que la digestión secuencial con quimotripsina y tripsina se realizó acorde a 
Colgrave, et al. (2012). 
5) Los péptidos se extrajeron con 50% acetonitrilo (v/v) y 5% de ácido fórmico 
(v/v) en sonicación y se llevaron a sequedad total. 
6) Posteriormente, se resuspendieron en 20 µl de ácido fórmico al 1% (v/v), se 
desalaron en columnas Ziptip C18 y se eluyeron en 12 µl de fase móvil (97% 
agua 3% acetonitrilo 0.1% de ácido fórmico). 
7) El análisis de péptidos por espectrometría de masas se llevó a cabo 
utilizando un sistema nano-LC-ESI-MS/MS integrado SYNAPT G2 de alta 
33 
 
definición (Waters Corporation, UK) equipado con una fuente de iones 
NanoLockSpray y acoplado en línea a un cromatógrafo líquido 
nanoACQUITY Ultra Performance (UPLC; Waters Corporation). 
8) El sistema de disolventes binario fue acetonitrilo 2% en agua MilliQ con ácido 
fórmico al 0,1% (fase móvil A) y 98% de acetonitrilo en agua MilliQ con ácido 
fórmico al 0,1% (fase móvil B). La muestra se inyectó en una columna de 
trampa C18 UPLC de 5 m, 180 mx, 20 mm (Waters Corporation) y se lavó 
con 100% de fase móvil A a una velocidad de flujo de 15 L/min. Los péptidos 
se separaron en una columna BEH, C18 UPLC de 1,7 m, 75 mx, 100 mm 
(Waters Corporation) utilizando un gradiente lineal hasta 40% de fase móvil 
B a una velocidad de flujo de 0.3 L/min. 
9) Se realizaron búsquedas en la base de datos UNIPROT utilizando tripsina 
como proteasa específica, o en el caso de la digestión secuencial, 
quimotripsina y tripsina. Los péptidos coincidentes con las puntuaciones de 
PLGS > 95% de confianza fueron aceptados como correctos. El umbral de 
puntuación en las condiciones anteriores fue de 52 para p < 0.05. 
 
34 
 
 
 
CAPÍTULO III 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 
 
A continuación se muestran en las figuras 10-12 los patrones electroforéticos de 
hordeínas obtenidos a partir de semilla seca. Después, en la figura 13 se muestra 
el patrón de hordeínas para el lote de malta seca. Y finalmente, la figura 14 presenta 
el patrón correspondiente a la malta sin haber sido sometida al proceso de secado. 
Las muestras utilizadas para los patrones fueron obtenidas con un método 
que permite obtener extractos ricos en hordeínas y se basa en las propiedades 
químicas de éstas: son insolubles en agua, pero altamente solubles en etanol al 
70%. De hecho, las prolaminas fueron descubiertas gracias a esta característica 
(Shewry & Tatham, 1990). 
El método de extracción utilizado se basa en un primer paso de lisis y liberación 
de proteínas utilizando SDS a pH 10, seguido de la precipitación de proteínas (no-
prolaminas) con etanol al 70%. Al finalizar esta extracción, se obtiene una mezcla 
etanol-agua en la que están resuspendidas las hordeínas. 
 
1 Patrones de hordeínas de semilla seca 
 
Las hordeínas se obtuvieron de semillas correspondientes a plantas crecidas en 
condiciones de campo y colectadas en la misma época del año. Como se describe 
en Métodos, para el análisis por triplicado en geles se utilizó la misma cantidad de 
extracto etanólico de hordeínas. 
Las hordeínas se separaron en grupos de distinto peso molecular que son 
similares a los reportados en la literatura (Shewry & Tatham, 1990). 
 
35 
 
1.1 Condiciones de campo 
 
 
Figura 10. Patrón de hordeínas en semilla seca (lote Feb2012) de cinco variedades mexicanas 
de cebada maltera (04, 19, 23, 18, 11). Las flechas indican las diferencias más notables. m: 
Marcador de peso molecular. 
 
 
Figura 11. Patrón de hordeínas en semilla seca (lote Mayo2013) de cinco variedades 
mexicanas de cebada maltera (04, 19, 23, 18, 11). Las flechas indican las diferencias más notables. 
Las bandas identificadas por EM se señalan con una clave numérica asignada. m: Marcador de peso 
molecular. La clave de las bandas se compone por el origen de la muestra: S (semilla seca), la 
variedad y el número sobre la flecha asignada a la banda. 
 
En las figuras 10 y 11 se muestran los patrones característicos de semilla 
seca para las cinco variedades mexicanas de cebada maltera. Con flechas se 
señalan las diferencias más notables. 
36 
 
En la figura 10 se observa, en el intervalo de tamaño de las hordeínas D, que 
la variedad 23 tiene una banda de aproximadamente 100kDa abundante, que está 
ausente o indefinida en las variedades 04, 18 y 11; mientras que en 19 se ven dos 
bandas: una de 85kDa y otra de 100kDa. Por otra parte,en el intervalo 
correspondiente a las hordeínas C, se detecta una banda de 65 kDa con intensidad 
diferente entre variedades: en 04 y 11 muestra la mayor intensidad, seguida de 19 
y 23, mientras que para la variedad 18 la banda aparece muy tenue o ausente. Las 
hordeínas del grupo B fueron las más abundantes en todas las variedades y en el 
intervalo de tamaño de 37-45 kDa se observaron bandas características solo para 
las variedades 23 y 18. 
En la figura 11 se observa por variedad un patrón similar de las hordeínas B y 
C que en el lote Feb2012. La presencia de hordeínas D, de mayor peso molecular 
(100 kDa) fue notoria para las variedades 04, 23 y 18 pero no se observó de manera 
clara en las variedades 19 y 11. 
 
1.2 Condiciones de invernadero 
 
 
Figura 12. Patrón de hordeínas en semilla seca (lote Dic2012) de cinco variedades mexicanas 
de cebada maltera (04, 19, 23, 18, 11). Las flechas indican las diferencias más notables. m: 
Marcador de peso molecular. 
 
37 
 
En condiciones de invernadero (figura 12) las variedades 19, 23 y 18 
presentan una banda de 100kDa de diferente intensidad. En la variedad 11 se 
observa una de aproximadamente 85kDa. Los patrones de las hordeínas B y C son 
similares a los de campo. 
Al comparar este lote con Feb2012 de campo, del cual se tomaron las 
semillas sembradas en invernadero, la diferencia más evidente fue la presencia de 
las bandas a 100kDa en la variedad 19 y de 85kDa en la 11 (hordeínas D) en 
variedades crecidas en invernadero y su ausencia en las crecidas en campo. 
La comparación de los patrones de hordeínas de variedades crecidas en 
invernadero con los de campo indicó que las mayores diferencias se presentan con 
el lote de Mayo2013, donde las bandas de las hordeínas D en las variedades 04, 19 
y 11 se observan de forma opuesta en invernadero y en campo. Siendo la banda de 
85kDa, la única que es reproducible con el lote Feb2012. 
 
El hecho que los patrones de semilla seca fueran distintos entre las variedades 
analizadas, apoya su utilidad como marcadores moleculares para el mejoramiento 
genético de las mismas. Por ejemplo, las hordeínas cuya migración en el gel 
corresponde al grupo D permite distinguir entre las variedades 04 y 19, mientras 
que las hordeínas del grupo C serían las más útiles para distinguir entre las 
variedades 23 y 18. Si aunado a estos datos se cuenta con conocimiento sobre 
algunas características fenotípicas deseables en cada una de las variedades es 
posible seguir estos patrones en cruzas genéticas y análisis fenotípicos de la 
descendencia para asociar la presencia o ausencia de bandeos en estos grupos de 
hordeínas con las características que se desean seleccionar. En relación a esto, se 
ha reportado correlación entre bandas particulares de hordeínas en variedades de 
cebada brasileñas y la calidad de la malta obtenida de estas variedades (Echart-
Almeida & Cavalli-Molina, 2001). 
Además, se ha se sugerido que las hordeínas D son de especial importancia, 
ya que la abundancia de éstas es inversamente proporcional a la calidad de la malta 
(Howard, et al., 1996). Aunque hay otros estudios que indican que esta relación no 
es tan clara para todas las variedades (Brennan, et al., 1998). Asimismo Benetrix et 
38 
 
al. (1994) y Skerrit y Jones (1993) han sugerido que la cantidad de hordeínas C 
afecta negativamente la calidad de la malta mientras que también se piensa que 
hay alelos específicos de hordeína C asociados con una mejor calidad (Yamaguchi, 
et al., 1998). De igual forma, en un estudio reciente sobre proteínas asociadas con 
la calidad de malta, la hordeína Gamma 3 fue identificada con mayores niveles en 
micromalteo para una línea de cebada con mejores características en malta (March, 
et al., 2012). 
Una posible explicación a las diferencias observadas en los diferentes lotes, 
es que sean debidas al entorno ambiental en las que las plantas de cebada 
crecieron, que incluyen disponibilidad de nutrientes, temperatura, hidratación, 
ataque por patógenos y otros. Es conocido que los patrones de hordeínas se ven 
modificados por la disponibilidad de algunos nutrientes en el suelo, como es la 
fuente de nitrógeno y azufre. En este sentido, Rahman et al. (1983) demuestran que 
la falta de azufre en cebada produce una disminución en la acumulación de las 
hordeínas B (ricas en azúfre) con poco o ningún efecto en las hordeínas C (pobres 
en azúfre). Además, Qi et al. (2006) evaluaron el efecto de la disponibilidad de 
nitrógeno en la acumulación de los diferentes grupos de hordeínas y encontraron 
que los grupos B, C y D aumentan su acumulación con altas concentraciones de 
nitrógeno, siendo las C y D las que se modifican en mayor medida. Finalmente, 
también se conoce que la temporada de siembra influye en el contenido de proteína 
total y de hordeínas (Qi, et al., 2005). 
Lamentablemente, no se dispone de la información referente a los 
tratamientos y prácticas llevadas a cabo por los agricultores, por lo que es difícil 
asociar los patrones de hordeínas de cada variedad con el ambiente en los lotes de 
campo. Lo único que se podría asociar al lote de Mayo2013 es que fue cultivado en 
primavera-verano, mientras que el lote de Febrero2012 procede de un cultivo en 
otoño-invierno, al igual que el lote de invernadero. 
A pesar de esto, se lograron identificar bandas que pueden ser utilizadas 
como marcadores moleculares. Siendo las bandas de 100 y 85 kDa útiles 
principalmente en la identificación de variedades 19 y 11 que provienen de 
invernadero respectivamente. Y las bandas de 65 kDa y de 37-45 kDa para lotes de 
39 
 
campo. En este sentido, estas últimas bandas (Hordeínas B y C) son importantes 
ya que son las únicas que no se ven modificadas por factores externos. 
2 Patrones de hordeínas de malta 
 
Como se mostró anteriormente, en los patrones de semilla seca existen grupos de 
hordeínas cuya presencia cambia entre variedades. En este caso, el análisis de 
malta siguió el mismo protocolo que semilla seca y se encontró que, si bien la 
cantidad de proteína en el extracto etanólico de semilla seca fue similar entre 
variedades, en el caso de la malta hubo contrastes notables: los patrones son más 
variables entre sí y diferentes a los observados en semilla seca (Figura 13). 
 
 
Figura 13. Patrón de hordeínas en malta de cuatro variedades mexicanas de cebada maltera 
(04, 19, 23, 18) y una variedad canadiense (08). Las flechas indican las diferencias más notables 
y las bandas identificadas por EM se señalan con una clave numérica asignada. La clave de las 
bandas se compone por el origen de la muestra: M (malta), la variedad y el número sobre la flecha 
asignada a la banda. m: Marcador de peso molecular. 
 
En el análisis de patrones de hordeínas en malta, se observa un cambio 
importante respecto a los patrones en semilla seca, ya que ha ocurrido el proceso 
de germinación donde se produce la proteólisis de muchas proteínas almacenadas 
en la semilla. Además, la semilla germinada ha sido posteriormente secada en 
40 
 
condiciones controladas (Briggs, et al., 2004). En los patrones se advierte que cada 
variedad degrada diferencialmente a las hordeínas. Por ejemplo, la malta de la 
variedad 04 prácticamente no tiene prolaminas íntegras, similar a 18, que presenta 
sólo algunas bandas muy tenues de 50, 40 y 30 kDa. En cambio, la variedad 19 
muestra dos bandas mayoritarias de aproximadamente 60 y 50 kDa. De las 
variedades mexicanas, la 23 es la que presenta un mayor número de bandas, 
implicando que probablemente para esta variedad se mantiene una mayor cantidad 
de hordeínas después del malteo. 
Es interesante señalar que el patrón de hordeínas en malta de la variedad 
canadiense Metcalfe (carril 08) presenta tres bandas intensas en un tamaño de 37-
50 kDa que no se observan en los patrones de la malta de cebada mexicana. 
En ninguna de las maltas se detectaron hordeínasen el peso molecular del 
grupo D, y la banda de mayor tamaño fue de aproximadamente 60 kDa. Sin 
embargo, en la malta es imposible predecir mediante los patrones de gel el grupo 
de hordeínas al que pertenece cada banda, ya que ha tenido lugar degradación, al 
menos parcial, de las proteínas de reserva y además estas proteínas tienden a 
formar asociaciones en cúmulos que aún en condiciones de electroforesis 
desnaturalizante son difíciles de deshacer. 
El comportamiento de las hordeínas en malta correspondiente a la variedad 
23 muestra coincidencia con los datos reportados sobre esta variedad (Solano, et 
al., 2009), que indican alto rendimiento y una semilla rica en proteínas, lo cual podría 
ocasionar problemas para malteo. La poca degradación de hordeínas en la malta 
podría ser una de las causas de este tipo de problemas. 
Estudios sobre la composición de hordeínas en malta y cerveza indican que 
varias de estas mantienen su presencia a lo largo de todo el proceso aunque el 
contenido global disminuye considerablemente (Colgrave, et al., 2012; Benkovska 
& Bobálová, 2012). Por ejemplo, se ha reportado que las hordeínas de tipo D y C 
son las que sufren mayor degradación (Benkovska & Bobálová, 2012); por el 
contrario, las Gamma 3 y B resisten el proceso y, en conjunto con otras proteínas 
no-prolaminas, tienen un papel importante en la generación de la turbidez en la 
cerveza (Jin, et al. 2012). Es por esto que las proteínas presentes en la malta 
41 
 
(principalmente las hordeínas) tienen una influencia importante en las 
características de la cerveza, siendo necesaria una cantidad adecuada para 
estabilizar la espuma pero sin un exceso que podría generar turbidez o hacer más 
costoso el proceso. 
En la malta es imposible predecir mediante los patrones de gel el grupo de 
hordeínas al que pertenece cada banda. Además, estas proteínas tienden a formar 
asociaciones en cúmulos, lo cual se favorece en el proceso de malteo por las 
condiciones de temperatura. Sin embargo, los patrones que se obtuvieron en este 
estudio permiten distinguir a la variedad 04 como la que presenta mayores niveles 
de degradación de hordeínas lo que coincide con un comportamiento más favorable 
de esta malta para el proceso de producción de cerveza (Qi, et al., 2006). 
El patrón de hordeínas en malta de Metcalfe es muy distinto al de las 
variedades mexicanas y sorpresivamente no se distingue por presentar la mayor 
degradación de estas proteínas. Considerando que Metcalfe produce una malta que 
se adapta muy bien a los procesos cerveceros, es posible que las proteínas 
contenidas en las bandas observadas sean indicativas de cúmulos de hordeínas 
que no afectan el proceso. Además, hay que considerar que la degradación de las 
hordeínas es regulada por muchos factores: el tipo de proteasas o inhibidores de 
proteasas y su actividad o síntesis de estos en la semilla durante la germinación 
(Berne, 2005; Osman, et al., 2002). 
Dado que la presencia de hordeínas intactas o poco degradadas 
normalmente se ha correlacionado con problemas en la producción de cerveza, es 
importante conocer la identidad de las bandas con mayor intensidad en los patrones 
correspondientes a malta. Es por ello que algunas fueron seleccionadas para 
identificar las hordeínas o fragmentos de estas que resisten la degradación durante 
el malteo y su posible influencia sobre las características de procesamiento de la 
cerveza. 
 
Por otro lado, con estos resultados se decidió evaluar lotes de malta verde, es decir, 
sin haber pasado por el proceso de secado. Esto nos permitiría identificar bandas 
de proteínas susceptibles y resistentes a la temperatura. 
42 
 
En la figura 14 se comparan semilla seca, malta verde y malta de las 
variedades 04 y 19. En la variedad 04 las hordeínas son, en su mayoría, degradadas 
durante la germinación; en contraste, en la variedad 19 se observa que una gran 
proporción de hordeínas es degradada en la germinación y también en el proceso 
de secado. 
 
 
Figura 14. Comparación del patrón de hordeínas de semilla seca, malta verde y malta seca de 
dos variedades mexicanas de cebada maltera (04 y 19). m: Marcador de peso molecular. 
 
Esta es información valiosa, ya que si se identifican las bandas que resisten 
las condiciones de malteo, se puede saber cuáles son los grupos de hordeínas que 
pasan al mosto y que tienen una posible influencia sobre las características de 
procesamiento de la cerveza. Es importante resaltar que a pesar de que todos los 
lotes utilizados son distintos, se logra observar una tendencia que se conserva en 
las variedades analizadas. Esta tendencia es para el caso de la variedad 04, un 
grado de degradación similar de todos los grupos de hordeínas, obteniendo al final 
una malta con poca hordeína íntegra. Para la variedad 19 es la degradación 
43 
 
preferencial de las hordeínas C, las B de menor peso molecular y la conservación 
en mayor proporción de la banda de hordeínas B de aproximadamente 50kDa. 
3 Identificación por espectrometría de masas 
 
Al comprobar la reproducibilidad de los patrones de hordeínas en los lotes 
analizados, se procedió con la identificación de algunas bandas seleccionadas para 
semilla y malta seca (Figuras 11 y 13). Los criterios de selección de las bandas 
fueron los siguientes: 
1. Se seleccionó un mayor número de bandas en malta correspondientes a las 
variedades 23 y 08, debido a sus patrones contrastantes. 
2. En el caso de semilla seca se identificó la banda de aproximadamente 100 
kDa en dos variedades para determinar si había diferencias cualitativas en 
su composición (23 y 04). 
3. Asimismo, para la malta de la variedad 19 se eligió la banda de 
aproximadamente 45 kDa porque su abundancia parecía ser la única 
resistente a la degradación en la malta de esta variedad. 
 
Además, las bandas se nombraron con una clave que contiene una letra (M o S, 
malta o semilla), la variedad y un número para distinguir bandas de una misma 
variedad que se muestra en cada uno de los patrones (Figuras 11 y 13). Por 
ejemplo: la muestra M08-2 se refiere a la banda número 2 de la variedad 08 de 
malta. 
Se ha reportado en diversos estudios que las prolaminas pueden presentar 
problemas de identificación por la dificultad de ser digeridas por la tripsina, 
comúnmente utilizada en estudios de proteómica. Con el fin de evaluar con qué 
enzimas se mejoraba la identificación de las hordeínas por EM, se siguieron dos 
protocolos distintos además del estándar con tripsina (Tabla 4). Uno de estos fue 
realizado acorde a Colgrave, et al. (2012) quienes reportaron un protocolo de 
digestión secuencial utilizando tripsina y quimotripsina, que permitió la identificación 
por EM de proteínas distintas a las encontradas usando únicamente tripsina. Cabe 
mencionar que algunas de las muestras correspondientes a las bandas 
44 
 
seleccionadas fueron tratadas por los tres protocolos (M23-2 y M08-1), mientras que 
otras se trataron con uno o dos de estos procedimientos (Tabla 4). 
Tabla 4. Enzimas utilizadas en la preparación de la muestra para Espectrometría de Masas. 
Banda Tripsina1 Trypsin LysC2 
Quimotripsina3 
+ Tripsina 
M19-1 x 
M23-1 x 
M23-2 x x x 
M23-3 x 
M08-1 x x x 
M08-2 x 
M08-3 x 
S04-1 x x 
S23-1 x x 
 
1) Genera péptidos con arginina o lisina en C-terminal. 2) Mezcla de Tripsina y rLys-C, genera 
péptidos trípticos y es más eficiente el corte en residuos de lisina. 3) Hidroliza el extremo C-terminal 
de aminoácidos aromáticos (Tyr, Phe y Trp) y en menor grado los residuos de Leu y Met. La clave 
de las bandas se compone por el origen de la muestra: S (semilla seca); M (malta), la variedad y el 
número sobre la flecha señalados en las figuras 11 y 13. 
 
De forma general, se puede observar en la tabla 5 que las hordeínas ricas en azufre 
(B3 y gamma1) fueron identificadas tanto en malta como en semilla, mientras que 
las hordeínas